4.4免疫学的应用教学设计-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修1

该高中生物学教学设计聚焦免疫学的应用，围绕疫苗原理与器官移植两大核心内容，以“从历史到现实、从理论到实践”为主线构建学习支架。课堂导入通过顾方舟研制糖丸疫苗的真实事迹激发情感共鸣，自然引出疫苗发展史，再由人痘接种法过渡到现代疫苗类型，层层递进地引导学生理解疫苗的科学本质和应用逻辑，为后续器官移植中的免疫排斥问题提供认知基础。 本资料亮点突出，融合生命观念、科学思维与社会责任三大核心素养。例如，在讲解疫苗类型时，通过对比灭活疫苗与mRNA疫苗的结构差异和免疫机制，培养学生结构与功能观及批判性思维；在器官移植环节，借助HLA配型案例分析免疫排斥成因，并结合我国器官捐献现状引发学生对社会伦理的思考，强化责任担当意识。教学中穿插真实科研进展（如异种肝移植）和生活实例（流感疫苗失效原因），增强学科实用性与时代感，既帮助学生建立系统知识体系，又提升教师课堂感染力与育人实效。

课题 第4章 第4节 免疫学的应用（1个课时） 时间 2025.8.4 教材分析 第4节“免疫学的应用”,在前三节的基础上,引与支撑。学生了解疫苗的相关生物学原理和器官移植所面临的主要问题,引导学生关注前沿科技,增强社会责任感。 学情分析 教学目标 1.阐明疫苗发挥作用的原理。（生命观念、科学思维） 2.说出器官移植面临的问题，认同器官捐献。（生命观念、社会责任） 教学重难点 1.教学重点 疫苗发挥作用的原理。 2.教学难点 (1)疫苗发挥作用的原理。 (2)器官移植与组织相容性抗原之间的关系。 教学内容及流程 学习任务 教学过程(第1课时) 备注 课堂导入 【课堂导入】认识婴幼儿从出生至12岁所需接种的疫苗种类。 【课堂导入】了解糖丸爷爷顾方舟：1926-2019 ·研制出液体和糖丸两种活疫苗，使数十万儿童免于致残（脊髓灰质炎）。 ·为试药，曾让自己不满1岁的儿子喝下疫苗。 ·为几代中国人带来了健康，却说自己一生只做了一颗小小的糖丸！ 【教师讲述】展示全球历史上最致命的流行病死亡人数（万人）。在人类的历史上，传染病守去了无数人的生命，而免疫学正是在人类与传染病斗争的过程中发展起来的。现随着人类对免疫系统认识的深人，免疫学得到了越来越广泛的应用。疫苗的发明和应用，就是典型的例证。 列举接种的疫苗，从个人的接种疫苗经历展开学习。 疫苗 【教师讲述】天花：天花由天花病毒引起的烈性传染病。患者全身发炎、长满脓疮，绝大部分患者在发病后的半个月内死亡，幸存者在痊愈后脸上会留有麻子，“天花”由此得名。 潜伏期：平均为12天（7-12天） 常见发病部位：红疹明显地分布在脸部、手臂和腿部 资料一：人痘接种法 时期：宋真宗时代 方法：人痘接种法 / 将干燥的天花痂皮粉吹入儿童鼻中以达到自动免疫的种痘法。 评价：我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。 资料二：牛痘接种法 1796年一位挤牛奶的妇女手部感染了牛痘，英国外科医生詹纳从妇女手上的小疱中取出浆液接种到一位健康儿童身上，48天后又给他接种天花患者脓包内的浆液，但这位儿童不受感染，由此证明了接种牛痘可以预防天花。 资料三：疫苗的研制 巴斯德成就：①巴氏消毒法 ②研制狂犬疫苗 评价：法国科学家巴斯德有关疫苗的研制，开创了科学地进行免疫接种的新时期。 【教师讲述】1.概念：通常是用灭活或减毒的病原体制成的生物制品。 思考：疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ 疫苗不必包含一个完整的病原体。一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原（具有抗原性即可），如蛋白质、多糖等。 【教师讲述】病毒是一种没有细胞结构的生物，不能独立生存，必须生活在其他生物的细胞内，一旦离开活细胞可就不表现任何生命活动迹象。介绍病毒的种类： 2.疫苗的类型：（1）灭活的疫苗—体液免疫 ·原理：用杀灭的病毒刺激人体产生抗体。 ·优点：①制备简单②只保留了抗原性，不能在体内繁殖，比较安全。 ·缺点：①免疫应答较弱，一般只引起体液免疫，不会引起细胞免疫②病毒的蛋白质外壳容易在人体内被降解，所以通常需要接种多次。 ·实例：例如狂犬疫苗等。 （2）减毒活疫苗—体液免疫、细胞免疫 ·原理：使病毒发生变异，从而获得毒性减弱或无毒性的病原体变异株—注入接种者体内，使人体产生免疫反应，获得免疫保护。 ·优点：能在体内繁殖有抗原性，免疫应答效应强，一般对健康没有影响。 ·缺点：①活疫苗保存和运输条件苛刻（需要低温保存，做好防护） ②减毒过程中基因突变具有不定向性，可能会产生毒性更强的变异。 ·实例：卡介苗、天花疫苗、牛痘疫苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗等。 （3）核酸疫苗（基因疫苗）—体液免疫和细胞免疫 ·原理：将S蛋白的基因（mRNA或DNA）直接注入人体内，利用人体细胞产生S蛋白，刺激人体产生抗体。 ·mRNA疫苗优点：①能不断地表达抗原蛋白质，免疫效果好 ②研发快速，相对简单 ③节省细胞培养、扩增的时间，提高疫苗产能。缺点：①mRNA本身不稳定，在环境中易降解，疫苗制剂需要独特包裹技术（脂质体）将其稳定递送到机体内 ②运输和储藏时可能需要非常严格且低的温度条件，这是一个很大的挑战。 ·DNA疫苗优点：①在细胞中能稳定表达抗原蛋白质，能扩大抗原的免疫性，甚至诱生杀伤性的T细胞，清除病毒感染细胞和肿瘤细胞；②可与其他免疫因子联合使用。缺点：需要进入细胞核中表达，难度大，可能会引起基因突变或者细胞癌变。 （4）重组疫苗（腺病毒载体疫苗）—体液免疫、细胞免疫 ·原理：把新冠病毒的基因序列放入特定的无害病毒（作为载体），注射入体内后该病毒会表达出S蛋白—这种蛋白被免疫系统识别后会引发免疫反应，建立免疫记忆。 ·优点：①技术相对成熟，研发进程快 ②安全性比较高 ③生产成本低，产能高 ④储存条件方便灵活，时间长 ⑤免疫效应比较强。 ·缺点：该疫苗以5型腺病毒作载体，但绝大多数人成长过程中曾感染过5型腺病毒，体内可能存在能中和腺病毒载体的抗体，从而可能攻击载体，降低疫苗效果。 （5）重组亚单位疫苗（重组蛋白疫苗）—体液免疫 ·原理：通过基因工程的方法，在体外制备纯化的病毒S蛋白，注入体内被免疫系统识别，从而引发免疫反应。 ·优点：①安全性高—由于疫苗只有病原体的抗原蛋白，所以不存在感染风险 ②产能大，非常适合大规模生产 ③稳定性非常高。 ·缺点：该疫苗只用病原体的一部分蛋白作为抗原，因此免疫性较弱。 【教师讲述】第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗。（打病原体） 第二代疫苗：又称为亚单位疫苗，是指具有免疫活性的病原体的特异性结构蛋白。（打蛋白） 第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗。（打核酸） 【教师讲述】列表举例五款国产新冠疫苗。 【教师讲述】3.疫苗的作用机理：接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞，从而对特定传染病具有抵抗力。 （1） 灭活疫苗（只引发体液免疫，不引发细胞免疫。） （2） 减毒疫苗 【教师讲述】很多疫苗通常采取肌肉注射原因： ①肌肉里有引发免疫反应所必需的细胞—抗原呈递细胞。疫苗注射到肌肉后，它会高效地摄取、加工处理和呈递抗原（疫苗），并将其转移至免疫系统的大型集合点—淋巴结，然后产生抗体和记忆细胞。 ②血液中存在需要进行非特异性免疫的吞噬细胞，疫苗在被B淋巴细胞识别并产生抗体前，就会先被这些细胞少量清除。这样一来，疫苗产生的免疫效果就会大大降低，疫苗的效用价值也会极大受损。 ③大多数疫苗都是由抗原和佐剂（辅助成分）组成的。佐剂往往具有一定的副作用，而大部分佐剂在肌肉注射时副作用远小于静脉注射。 【思考讨论】关于疫苗接种次数（加强免疫） 第一次接种疫苗产生的免疫力只能维持一段时间，但随着时间的推移，这种免疫力会逐步降低、消失，必须适时进行再次接种，保持和提高有效的免疫力，即加强免疫。 加强免疫的机理： 疫苗(抗原)再次进入机体，刺激第一次免疫产生的记忆细胞，产生更多的抗体和和记忆细胞。 疫苗多次注射的时间间隔不能太短，也不能太长，思考背后的原因是什么？ 时间间隔太短：前一次产生的抗体水平较高，与后一次接种的疫苗发生免疫反应，降低疫苗的作用效果。 时间间隔太长：前一次产生的记忆细胞较少，使得后一次接种的疫苗产生的免疫加强效果下降。 【思考讨论】1、某同学在流感大规模流行之前接种了流感疫苗，可是没过两个月，她患流感了，可能的原因是什么？可能接种后体内没有产生记忆细胞；也可能是病毒变异了，接种疫苗产生的记忆细胞不能识别变异的病毒。 2、某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说：“这一两天要留意，可能会有轻微发热或其它症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？减毒疫苗引发的免疫反应相对比较强烈，能引起可感知的反应。 3、有人认为，接种多种疫苗很麻烦，应该设计一种用来预防多种疾病的疫苗。这种想法可行吗？请谈谈你的理由。理论上是可以的。制备联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。例如，百白破三联疫苗可以同时预防百日咳、白喉、破伤风。还有麻疹、风疹二联疫苗，流行性脑膜炎二价疫苗等。 4、为什么患免疫缺陷症的儿童，一般不宜接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？这类儿童的免疫力比较低，接种疫苗相当于接受外来抗原的刺激，处理不当，容易引起强烈的免疫反应。 【教师讲述】4.疫苗的作用特点： 特异性：接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病。 记忆性：接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病。 5.疫苗的意义： ①目前为止，疫苗仍是人类发明对抗传染病的一件有效武器，而且对某些疾病来讲，注射疫苗可能是唯一有效的预防措施。 ②免疫学、生物化学的发展及生物技术不断改进，疫苗研制和应用已扩展到许多非传染病领域，而且已经出现了治疗性制剂。 介绍疫苗发展史，认同我国疫苗的发展水平，学习科学家的研究精神;认同科学是不断发展的。 通过具体实例分析，归纳总结疫苗的应用原理，达成知其然知其所以然。在遇到相关问题时，能理性分析、评估，作出明智决定，不受不良媒体的误导。增强社会责任意识。 器官移植 【教师讲述】1.概念：医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫作器官移植。 2.意义：器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。 资料1：人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年，法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道：“肾移植这种手术，在同种异体之间从来还没有成功过。”1952年，法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一颗肾，然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。 最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 可能是没有考虑免疫排斥问题。细胞免疫 资料2：据媒体报道，瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是，张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运，与其亲属的骨髓配型均没有成功。 在进行器官移植或骨髓移植时，为什么都要先进行配型，即检查供体和受体之间的组织相容性呢？ 这是因为受体和供体的组织相容性抗原越一致，在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活；如果配型不合适，发生排斥的可能性就大，就不适合移植。 【教师讲述】组织相容性抗原（MHC，人类的叫HLA） ·每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质，标明细胞身份的标签物质。也称为人类白细胞抗原。白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。 ·除了同卵双胞胎外，不同的人具有不同的组织相容性抗原（HLA）。 ·人体内所有有核细胞都有MHCI，APC细胞还含有MHCII，本质上也是蛋白质。免疫排斥反应主要是细胞免疫的结果，机体的细胞免疫依靠活化的T淋巴细胞，受体的T淋巴细胞不能直接识别抗原，其识别抗原必须依赖于APC细胞。本质就在于为受体的T淋巴细胞呈递抗原的APC细胞来源于何处，如果来源于供体器官内留存的APC，其上面的MHC（HLA）与自身的不同，则会引起免疫排斥。 ·器官移植成败的关键：主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相似。 ·器官移植条件：只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植。 【思考讨论】1.在不能100%配型成功的情况下，如何提高移植器官的成活率？免疫抑制剂（例如环孢素A）可以降低免疫排斥反应。 2.免疫抑制剂会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病，这一问题该如何解决？免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡。 3.有没有什么方法能不出现免疫排斥？利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？ 利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。 【拓展】 1.同济大学团队首次在临床试验中利用自体肺部干细胞移植技术成功再生了患者的损伤肺部组织。 2.安徽医科大学第一附属医院消息，2024年5月17日，该院孙倍成教授团队和云南农业大学魏红江教授团队合作，完成世界首例活体人的临床辅助异种肝移植手术，成功将转基因猪肝脏移植到了一位肝癌重症患者身上。据了解，该手术是世界首例猪到人的临床辅助异种肝移植手术，也是全球第五例临床异种器官移植手术，标志着中国科学家在相关医学领域取得重大突破！ 【教师讲述】3.器官移植面临的问题 资料3：2015年中国全面停止使用死囚器官，公民资源捐献成为器官移植唯一的合法来源。据统计，我国每年需要肝移植的人数是20万-30万人，而2015年我国完成的肝移植手术仅仅2000多例。2015年中国有2766人在生命终结之时，捐献出了自己的器官。供体器官十分短缺！ ①存在免疫排斥的问题 ②供体器官短缺问题 4. 器官移植的解决方法： ①利用干细胞培养相应的组织、器官 ②更多人自愿捐献器官 【教师讲述】免疫学在临床实践中的应用 1.免疫预防：主要是指在患病之前接种疫苗。 2.免疫诊断： ①原理：抗原抗体反应的高度特异性（抗原与抗体可特异性结合） ②应用：抗（人绒毛膜促性腺激素）单克隆抗体（标记技术）、检测病原体和肿瘤标志物（如甲胎蛋白AFP ） ③具体检测方法 ·沉淀反应：如可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀 ·标记技术：如免疫荧光法 ·凝集反应：如ABO血型的鉴定、菌种鉴定 3.免疫治疗：患病后的措施。即通过对人体输入抗体、细胞因子等某些药物或生物制剂等，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。（某种血清中会含有某种抗体。） ①免疫增强疗法：对免疫功能低下者，如输入抗体、细胞因子等免疫活性物质。 ②免疫抑制疗法：如治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。 ③免疫重建疗法：将正常个体的造血干细胞或淋巴；ll细胞转移给免疫缺陷个体，以恢复其免疫功能。 举例：活化T细胞表面的PD-1（程序性死亡受体1）与正常细胞表面的PD-L1（程序性死亡配体1）结合，T细胞即可“认清”对方，不发生免疫反应。肿瘤细胞可通过过量表达PD-L1来逃避免疫系统的追杀。PD-1或PD-L1抑制剂可用于肿瘤的治疗。 运用免疫学原理解释器官移植面临的免疫排斥问题，并分析提出解决问题的方法。 提高对器官捐赠的认知、认同，增强社会责任意识。 提供前沿资料，引导学生关注与健康息息相关的医学发展，其中免疫学的应用具有良好的前景，激发学生对免疫学的研究意向。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 4.4 免疫学的应用 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 基于资料分析，引导学生从具体的实例中得出疫苗的概念和类型,认同国家有关疫苗的政策;引导学生运用免疫学原理解释器官移植面临的问题,并提出解决问题的方法,提高对器官捐赠的认知、认同,增强社会责任意识;引导学生关注与健康息息相关的医学发展,激发学生对免疫学的研究意向。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $